藍(lán)牙模塊智能燈控應(yīng)用方案

當(dāng)今是信息高速發(fā)展的時(shí)代，經(jīng)濟(jì)、文化的流行與傳播都離不開信息。信息的傳遞直接影響著人們生活的方方面面，信息的傳遞方式又各有不同，如有線傳輸、無線傳輸?shù)?；而無線傳輸還可按協(xié)議不同分為：藍(lán)牙、WIFI、zigbee、LoRa等，這其中藍(lán)牙通信技術(shù)憑借著優(yōu)越的性能及安全性，已然在商業(yè)、工業(yè)及個(gè)人生活等得到了廣泛應(yīng)用，今天億佰特為大家介紹下藍(lán)牙模塊智能燈控應(yīng)用方案。

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那么，要使用藍(lán)牙，就必不可少的需要用到藍(lán)牙設(shè)備；在此，讓我們先了解一下E104-BT01這款模塊；并且本文提供一些基于E104-BT01的藍(lán)牙數(shù)據(jù)透傳、IO口控制輸出等功能，所能實(shí)現(xiàn)的一些無線產(chǎn)品方案及思路。

E104-BT01是成都億佰特設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款體積極小的無線藍(lán)牙模塊；模塊采用美國德州儀器（TI）公司原裝進(jìn)口CC2541射頻芯片，自帶高性能PCB板載天線，并適用于BLE協(xié)議。模塊可使用串口收發(fā)藍(lán)牙數(shù)據(jù)，降低了藍(lán)牙應(yīng)用的門檻。模塊引出單片機(jī)所有IO口，集成了透傳功能、主從一體，即拿即用，可進(jìn)行多方位的開發(fā)。支持串口指令配置模塊參數(shù)和功能，廣泛應(yīng)用于穿戴設(shè)備、家庭自動化、家庭安防、個(gè)人保健、智能家電、配飾與遙控器、汽車、照明、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

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無論是何種基于E104-BT01的產(chǎn)品方案，其前期都離不開藍(lán)牙連接功能。

E104-BT01模塊互連操作：

若開發(fā)的產(chǎn)品的藍(lán)牙連接雙方，都采用的E104-BT01，則上電后作為主機(jī)的E104-BT01會主動去連接，服務(wù)UUID為FFF0的E104-BT01從機(jī)。

但是若此時(shí)處于主機(jī)掃描范圍內(nèi)，存在多個(gè)服務(wù)UUID為FFF0的E104-BT01從機(jī)，則主機(jī)去連接的從機(jī)可能并不是應(yīng)該連接的從機(jī)。所以這個(gè)時(shí)候，需要向E104-BT01發(fā)送“AT+BONDMAC”指令，綁定需要連接的E104-BT01的MAC地址；這樣，主從機(jī)連接會變得更加穩(wěn)定高效。

手機(jī)連接E104-BT01操作：

若開發(fā)的產(chǎn)品是使用手機(jī)與E104-BT01相連，那么產(chǎn)品開發(fā)者所開發(fā)的配套手機(jī)APP，需要具有一個(gè)選擇藍(lán)牙設(shè)備連接界面。其選擇藍(lán)牙設(shè)備界面可如下圖所示：

圖中名為“E104-BT01”的藍(lán)牙設(shè)備，即為本藍(lán)牙模塊；然后點(diǎn)擊這個(gè)設(shè)備進(jìn)行連接。這些廣播信息，都可通過主控MCU串口發(fā)送（或者手機(jī)發(fā)送空中配置令）“AT+ADVDAT”、“AT+NAME”、“AT+ADVINTV”等指令，對E104-BT01所廣播的數(shù)據(jù)及名字等進(jìn)行修改。當(dāng)然，具體的藍(lán)牙設(shè)備選擇界面，是根據(jù)開發(fā)者設(shè)計(jì)的，此處僅提供一個(gè)參考。

注意：

無論何種產(chǎn)品方案，其藍(lán)牙連接步驟都大同小異；本文以后的方案，都省略講解此處連接操作。

具體的AT指令使用方法，請參考E104-BT01用戶手冊。

單獨(dú)使用E104-BT01的簡單應(yīng)用方案及思路

由于E104-BT01自身集成了兩路I/O輸入采集口（IO0與IO1口），及兩路I/O輸出控制口（IO2與IO3口），可以通過相應(yīng)的AT指令進(jìn)行操作。利用E104-BT01的I/O控制功能，可以做一些小型且簡單的無線設(shè)備。其中，最容易實(shí)現(xiàn)的即為無線燈控設(shè)備。E104-BT01使用者，可以做一個(gè)如下圖的簡單安卓燈控界面；只需在安卓程序中實(shí)現(xiàn)：按下界面中的按鍵，手機(jī)即在“CONFIG CHANNEL”通信通道發(fā)送相應(yīng)的AT指令（如“AT+IO2=1”指令），即可控制E104-BT01的IO2端口輸出高電平。該電平信號經(jīng)相應(yīng)的驅(qū)動電路，就可以控制小到3.3V的LED燈，大到220V的節(jié)能燈的亮滅。

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當(dāng)然，燈控的應(yīng)用，做主機(jī)控制的不僅可以是手機(jī)，也可以是其他的藍(lán)牙主機(jī)設(shè)備（如某種微型藍(lán)牙遙控器），其原理都別無二致。因此，若使用者準(zhǔn)備開發(fā)的產(chǎn)品，功能比較簡單，則作為從機(jī)的E104-BT01無需再接多余的MCU，這樣既可縮短開發(fā)周期，也節(jié)省了開發(fā)成本。

從上節(jié)可知，僅僅使用E104-BT01做開發(fā)，而不使用主控MCU；雖然可以實(shí)現(xiàn)一些功能，但功能過于單一，對E104-BT01的性能造成了一定的浪費(fèi)。要想將E104-BT01物盡其用，則應(yīng)將E104-BT01作為外設(shè)，被相連的主控MCU所控制。利用E104-BT01的透傳功能與MCU結(jié)合，可以產(chǎn)生豐富多樣的藍(lán)牙無線產(chǎn)品。此節(jié)中，我們就其透傳功能，介紹一些功能實(shí)際的藍(lán)牙產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方案及思路。

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舉一個(gè)簡單的小例子，就如上一節(jié)所談的燈控，若是接入一個(gè)具有大量I/O端口的主控MCU，那么可控?zé)舻臄?shù)目就變得十分可觀了。我們可以利用E104-BT01做從機(jī)時(shí)的透傳特性，結(jié)合主控MCU，做成一款“藍(lán)牙燈控處理器”；再用手機(jī)作為藍(lán)牙主機(jī)，來發(fā)送自定義的燈控指令，來控制“藍(lán)牙燈控處理器”。這樣，一款家庭燈光藍(lán)牙遙控系統(tǒng)就大概實(shí)現(xiàn)了。

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那么舉一個(gè)簡單的例子，手機(jī)燈控APP可以做成如下操作界面。至于相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)思路也并不復(fù)雜。在該燈控產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，應(yīng)該對每個(gè)燈控端口進(jìn)行編號，如LED0~LED9。那么較簡單的方案思路：在用戶初次使用時(shí)，直接在手機(jī)界面上先顯示“LED0”~“LED9”這種默認(rèn)名字，然后由用戶自己去每一個(gè)燈都操作一番。我們只需要再給用戶提供，下圖圖一所示的照明燈分組命名的功能，由用戶自己判斷LED0~LED9對應(yīng)的照明燈即可。

這樣即能形成如下圖二界面，用戶即可在圖二界面中，通過點(diǎn)擊圖標(biāo)來控制各個(gè)房間的燈。

點(diǎn)擊各照明燈圖標(biāo)后，應(yīng)用程序只需要執(zhí)行，發(fā)送固定格式的對應(yīng)藍(lán)牙數(shù)據(jù)包動作，比如：點(diǎn)擊圖二中的“客廳燈”，這個(gè)燈其實(shí)際上是對應(yīng)的LED6端口，只是被用戶重命名了，這時(shí)手機(jī)就會在“MAST CHANNEL”通道發(fā)送“LED6:1”。當(dāng)E104-BT01收到此數(shù)據(jù)包后，會將接收到的數(shù)據(jù)通過串口，發(fā)送給相連的MCU；主控MCU將收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析后，將會執(zhí)行LED6端口輸出高電平，此時(shí)“客廳燈”被點(diǎn)亮。

上面這種方案，是采用手機(jī)作為主機(jī)，向作為從機(jī)的“E104-BT01+MCU”設(shè)備，發(fā)送相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)包。其實(shí)，也可以用另一個(gè)“E104-BT01+MCU”設(shè)備，設(shè)置為主機(jī)，加上相應(yīng)的各個(gè)按鍵，即做成一個(gè)燈光遙控器，也可方便的控制各LED燈；至于程序的實(shí)現(xiàn)的思路也與方案一相同。但是這種方案，不能讓用戶自由分組和命名，缺少了一點(diǎn)靈活性，操作也不夠直觀，而且用戶還得購買配套的遙控器，增加了用戶的成本。所以，這種方案實(shí)現(xiàn)雖然更加簡單，但并不十分推薦。

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其實(shí)，利用E104-BT01的透傳特性，不僅僅只是能控制燈光，對于控制門鎖、遙控可運(yùn)動設(shè)備等都具有很好的控制效果。拿控制門鎖開關(guān)來說，由于藍(lán)牙優(yōu)秀的加密及跳頻特性，可以很好的做到抗干擾，及對加密設(shè)備有效的安全控制。

在這里我們可以淺談一下，利用E104-BT01的透傳特性實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙門鎖的方案及思路。還是拿手機(jī)作為主機(jī)為例，用戶手機(jī)首次與藍(lán)牙門鎖連接時(shí)，需要在如下圖一的界面中填入設(shè)置的開鎖密碼；在此操作中手機(jī)程序?qū)⑻钊氲拿艽a，按照一定的格式發(fā)送到E104-BT01，數(shù)據(jù)包經(jīng)E104-BT01串口輸入到門鎖主控MCU中，并被保存在MCU的FLASH區(qū)中。

自此，用戶開關(guān)鎖頁面默認(rèn)為下圖界面。用戶每次需要開關(guān)鎖時(shí)，只需要打開“藍(lán)牙門鎖APP”，點(diǎn)擊圖二相應(yīng)圖標(biāo)即可開關(guān)鎖。而這個(gè)開關(guān)鎖的過程就牽扯到安全性的問題，那么手機(jī)就不能僅僅發(fā)送“ON”或“OFF”開關(guān)鎖。為了增加安全性，應(yīng)在手機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包中添加密碼；比如，密碼若為“123456”，則發(fā)送“123456ON”；這樣，只有同時(shí)密碼正確的指令數(shù)據(jù)包，才是有效的。

如果想繼續(xù)提高加密等級，還可以將密碼“123456”，經(jīng)一套雙方相同的加密算法進(jìn)行再次加密，將新算出的密碼結(jié)合“ON”或“OFF”后再發(fā)送給E104-BT01。藍(lán)牙門鎖的MCU，將從E104-BT01接收的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解密后再執(zhí)行相關(guān)操作。若想修改原密碼，只需點(diǎn)擊圖二左上角“菜單”圖標(biāo)，進(jìn)入圖一的輸入密碼界面。在該界面先后輸入舊新密碼，其手機(jī)也應(yīng)該先后發(fā)送舊新密碼數(shù)據(jù)包，如“123456OLD”、“654321NEW”。前者舊密碼藍(lán)牙數(shù)據(jù)包發(fā)送過去后，是令門鎖MCU開啟密碼權(quán)限，進(jìn)入密碼修改模式；緊接的新密碼藍(lán)牙數(shù)據(jù)包，就可以更新到門鎖MCU的密碼FLASH存儲區(qū)了。若是再將此藍(lán)牙門鎖方案，結(jié)合上一小結(jié)的燈控方案，則可以做到一個(gè)手機(jī)作為多個(gè)藍(lán)牙門鎖的鑰匙，使之藍(lán)牙門鎖系統(tǒng)更為方便且貼合實(shí)際，省去了金屬鑰匙的攜帶煩惱。

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對于這種藍(lán)牙門鎖的應(yīng)用，并不推薦使用“E104-BT01+MCU”來制作藍(lán)牙鑰匙的方案。因?yàn)椋檬謾C(jī)作為鑰匙，不僅操作更加直觀，其修改密碼也十分方便；更主要的原因是藍(lán)牙電子鑰匙模塊方案，攜帶并不比實(shí)際的金屬鑰匙方便。終上所述，我們更推薦將藍(lán)牙鑰匙開發(fā)成APP，集成到手機(jī)上的方案。